Усилие для вытяжки

3.3.4.2. Усилие для вытяжки.

Определяем усилие вытяжки ([1], стр. 172):

Р_в = p d S s_в K,  (3. 39)

где К – коэффициент вытяжки при m = 0,78 К = 0,5;

d – диаметр детали;

S – толщина материала;

s_в = 11 кгс / мм²

Р_в = p ´ 280 ´ 1,5 ´ 11 ´ 0,5 = 7253,4 кг

Исходя из конструктивных особенностей пресса, величины хода, размеров рабочего стола, выбираем пресс усилием 40 т. с.

Штамп устанавливается на 40 т. с. пресс модели КД2126К – пресс одно-кривошипный с С-образной станиной простого действия:

Номинальное усилие на внутреннем ползуне пресса, кН	400
Число ходов ползуна в минуту в автоматическом режиме	140
Число ходов ползуна в минуту в одиночном режиме	50
Ход ползуна, мм	10…80
Наибольшее расстояние между столом и ползуном в его нижнем положении при наибольшем ходе, мм	280
Мощность электродвигателя, кВт	4,5

3.3.4.3. Усилие для пробивки отверстия.

Усилие пробивки отверстия диаметром 60 мм:

Р_ср = L S s_ср = p ´ 60 ´ 1,5 ´ 7 = 1978,2 кг (3. 40)

Полное усилие пробивки:

Р = 1,3 Р_ср = 1,3 ´ 1978,2 = 2571,66 кг  (3. 41)

 

3.3.5. Конструирование штампов.

3.3.5.1. Штамп для вырубки.

Расчет исполнительных размеров рабочих частей пуансона и матрицы вырубного штампа ([1], стр. 408):

Вырубка наружного контура размером 355,6_-1:

D_м = (D - D)^+dм; D_п = (D - D - Z)_-dп, (3. 42), (3. 43)

где d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,03 ([1], стр. 409, табл. 194);

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,02 ([1], стр. 409, табл. 194);

Z – величина двустороннего зазора, Z = 0,1 мм;

D - допуск на изготовление диаметра, D = 1

D_м = (355,6 – 1)^+0,03 = 354,6^+0,03 мм,

D_п = (355,6 – 1 – 0,1)_-0,02 = 354,5_-0,02 мм

3.3.5.2. Штамп для пробивки.

Пробивка отверстия диаметром 60_+0,74:

d_м = (d + D + Z )^+dм; d_п = ( d – D )_-dп (3. 44), (3. 45)

d_м = (60 + 0,74 + 0,1 )^+0,03 = 60,84^+0,03 мм

d_п = (60 – 0,74 )_-0,02 = 60,74_-0,02 мм

3.3.5.3. Штамп для вытяжки.

 

1) Расчет исполнительных размеров пуансона и матрицы с допуском по внутреннему контуру диаметр 277^+1,3:

d_м = (d + Z)^+dм; d_п = d_-dп, (3. 46), (3. 47)

где Z – зазор между пуансоном и матрицей ([1], стр. 183), Z = S + d,

где d - верхнее отклонение допуска на величину материала, при S = 1,5 мм, d = 0,15 мм Z = 1,5 + 0,15 = 1,65 мм;

d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,14;

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,09

d_м = ( 277 + 1,3)^+0,14;

d_п = 277_-0,09

2) Оптимальное значение радиуса закругления вытяжной кромки матрицы ([1], стр. 179), при относительной толщине вытяжки ( S / D ) 100 = 0,42:

r_м = 8 S = 8 ´ 1,5 = 12 мм

3.4. Деталь «Пластина».

 

Деталь типа Пластина изготовляется из материала сталь 3, толщина листа S = 6 мм.

рис. 3.13. Эскиз детали.

3.4.1. Анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали. ([1], стр. 280-281)

 

Исходя из технологических требований делаем вывод, что деталь технологична и ее изготовление возможно путем холодной штамповки.

 

3.4.2. Определение формы и размеров заготовки. Расход материала. ([1], стр. 284)

Для определения ширины полосы и шага вырубки необходимо определить наименьшую величину перемычек ([1], стр. 292, табл. 139), при S = 6 мм, а = b= 3,5 мм.

рис.3.14. Раскрой материала.

Исходя из этого ширина полосы определяется по формуле ([1], стр. 296):

В = L + 2 (b + D_ш) + Z, (3. 48)

где D_ш – односторонний допуск на ширину полосы ([1], стр. 297, табл. 144), D_ш = 3 мм;

Z – гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной шириной полосы ([1], стр. 297, табл. 143), Z = 1,5 мм

В = 347 + 2 ( 3,5 + 3 ) + 1,5 = 361,5 мм

Выбираем полосу шириной 362_-1 мм.

Оценку экономичности производим посредством коэффициента раскроя ([1], стр. 287):

к_р = (f n / B h) 100%, (3. 49)

где f – площадь поверхности детали, для определения площади поверхности детали разобьем ее на элементарные части:

f = F – f₁ – f₂ – f₃ – f₄ – f₅ = 347 ´ 210 – ( 54 ´ 172 ) / 2 - 86 ´ 12 – 84 ´ 6 – ( 100 ´ 100 ) / 2 - ( 98 ´ 70 ) / 2 = 58260 мм²;

h – шаг вырубки, h = 210 + 3,5 = 213,5 мм;

В – ширина полосы, В = 362 мм

к_р = (58260 ´ 1 / 362 ´ 213,5) 100% = 75,4%

Величина полезного использования металла определяется общим коэффициентом использования ([1], стр. 290) по формуле:

к_и  = , (3. 50)

где m – количество деталей, полученных из листа,

A ´ C – размеры листа, A ´ C = 1500 ´ 3000 мм, ГОСТ 19903 – 74;

рис. 3.15. Раскрой листа на полосы.

Из листа получаем 8 полос, из полосы получаем 7 деталей.

m =8 ´ 7 = 56 деталей

к_и  =  = 75,1%

Так как вырубка из полосы неудобна из-за тяжести полосы будем производить вырубку детали из карточки. Для уменьшения расхода материала будем изготавливать 2 детали из 1 карточки, тогда ширина карточки такая же как ширина полосы 362_-1 мм, а длина карточки 2 ´ 210 + 3,5 ´ 3 = 430,5 мм. Принимаем ширину карточки 431_-1 мм.

Тогда оценку экономичности производим общим коэффициентом использования:

к_и  = , (3. 51)

В нашем случае:

1-й вариант

рис. 3.15.а Раскрой листа на полосы.

При резке полосы на карточки остается отход величиной 207 мм , тогда 6 ´ 8 = 48 деталей

2-й вариант

рис. 3.15.б Раскрой листа на полосы.

6 ´ 4 ´ 2 = 48 деталей

к_и  =  = 62,14%

Концевые отходы (полосы шириной 207 и 104 мм) используются для изготовления деталей в цехах средней и мелкой штамповки.

3.4.3 Разработка технологического процесса.

Технологический процесс:

1.  Резка листа на полосы и на карточки. Ножницы гильотинные.

2.  Штамповка. Вырубка.

3.4.4. Выбор оборудования. Расчет усилия пресса.

3.4.4.1. Усилие процесса среза (вырубки).

Расчетное усилие процесса среза штамповки с параллельными режущими кромки определяется по формуле ([1], стр. 16):

Р_ср = L S s_ср, (3. 52)

где s_ср – сопротивление срезу, s_ср = 45 кг / мм²;

S – толщина детали, S = 6 мм;

L – периметр среза, L = S l = 195 + 120,5 + 180,3 + 26 + 247 + 12 + 141,4 + 40 = 962,2 мм

Р_ср = 962,2 ´ 6 ´ 45 = 259794 кгс

Полное усилие вырубки составляет

Р = 1,2 Р_ср = 1,2 ´ 259794 = 311752,8 кгс (3. 53)

Исходя из конструктивных особенностей пресса, величины хода штампа, выбираем пресс усилием 400 т. с.

Штамп устанавливается на 400 т. с. пресс модели КВ2536 – пресс одно-кривошипный закрытый простого действия:

Номинальное усилие на внутреннем ползуне пресса, кН	4000
Ход ползуна, мм	250
Число ходов в минуту	25
Число одиночных ходов в минуту	18
Размер между столом и ползуном в его нижнем положении при верхнем положении, мм	670
Суммарная мощность электродвигателей, кВт	43,3
Габаритные размеры, мм 3410 ´ 3140

3.4.5. Конструирование штампов.

 

3.4.5.1. Штамп для вырубки.

Расчет исполнительных размеров рабочих частей пуансона и матрицы штампа ([1], стр. 407):

Вырубка наружного контура размером L-D:

L_м = ( L - D)^+dм; L_п = ( L - D - Z)_-dп, (3. 54), (3. 55)

где d_м – допуск на изготовление матрицы, d_м = 0,12 ([1], стр. 409, табл. 194);

d_п - допуск на изготовление пуансона, d_п = 0,06 ([1], стр. 409, табл. 194);

Z – величина двустороннего зазора, Z = 0,8 мм;

D - допуск на изготовление размера, D = 0,6 мм

Для размера 347_-0,6:

L_м = (347 – 0,6)^+0,12 = 209,5^+0,12 мм,

L_п = (347 – 0,6 – 0,8)_-0,06 = 208,7_-0,06 мм

Остальные элементы контура вычисляются аналогично.

3.4.5.2. Штамп для вырубки.

Расчет толщины и ширины матрицы ([1], стр. 407):

Наименьшая толщина вырубной матрицы:

Н = ( 0,15 ¸ 0,22 ) b, (3. 56)

где b – ширина детали

Н = ( 0,15 ¸ 0,22 ) 347 = 52,05 ¸ 76,34 мм

Наименьшая ширина вырубной матрицы:

В = b + ( 3 ¸ 4) H_min = 347 + ( 3 ¸ 4 ) 52 = 503 ¸ 555 мм. (3. 57)

3.5. Деталь «Скоба».

 

Деталь типа Скоба изготовляется из материала

лист , толщина материалла S = 6 мм

рис. 3.16. Эскиз детали.

3.5.1. Анализ технологичности формы и конструктивных элементов детали. ([1], стр. 280-281)

 

1.   Необходимо избегать сложных конфигураций с узкими и сложными вырезами контура b > 2S = b > 12 мм.

2.   Сопряжение в углах внутреннего контура следует выполнять с радиусом закругления r ³ 0,5 S = 3 мм.

3.   Радиус гибки должен быть не менее толщины, то-есть 6 мм.

4.   Наименьшая высота отгибаемой полки должен быть h ³ 3 S = 18 мм.

5.   Линию изгиба желательно располагать поперек линии проката.

Исходя из изложенных ранее технологических требований делаем вывод, что деталь технологична и ее изготовление возможно путем холодной штамповки.

3.5.2. Определение формы и размеров заготовки. Расход материала. ([1], стр. 284)

Для определения ширины полосы и шага вырубки необходимо определить наименьшую величину перемычек ([1], стр. 292, табл. 139), при S = 6 мм, а = b = 3,5 мм.

Развертка детали ([1], стр. 63, табл. 21):

L = 2 ´ l + p ( r + x S ), (3. 58)

где х – коэффициент, х = 0,48

L = 2 ´ 76 + p ( 40 + 0,48 ´ 6 ) = 286,64 мм

Таким образом определяем величину развертки 287_-1 мм.

Исходя из этого ширина полосы определяется по формуле ([1], стр.296):

В = L + 2 (b + D_ш) + Z, (3. 59)

где D_ш – односторонний допуск на ширину полосы ([1], стр. 297, табл. 144), D_ш = 3 мм;

Z – гарантийный зазор между направляющими и наибольшей возможной шириной полосы ([1], стр. 297, табл. 143), Z = 1,5 мм

В = 287 + 2 ( 3,5 + 3 ) + 1,5 = 302,5 мм

рис. 3.17. Раскрой полосы.

Выбираем полосу шириной 302,5_-1 мм.

Оценку экономичности производим посредством коэффициента раскроя ([1], стр. 287):

к_р = (f n / B h) 100%, (3. 60)

где f – площадь поверхности детали,

Для определения площади поверхности детали разобьем ее на элементарные части: f = F₁ + 2F₂ + 2F₃ = 30 ´ 287 + 2 [ ( 17 ´ 43 ) / 2 + 17 ´ 5 ] + 2 [( 51 ´ 43 ) / 2 + 51 ´ 5] = 12214 мм²,

h – шаг вырубки, h = 98 + 3,5 = 101,5 мм,

В – ширина полосы, В = 302,5 мм,

n – количество рядов, n = 1

к_р = ( 12214 ´ 1 / 302,5 ´ 101,5) 100% = 39,7%

Величина полезного использования металла определяется общим коэффициентом использования ([1], стр. 290) по формуле:

к_и  = , (3. 61)

где m – количество деталей, полученных из листа,

A ´ C – размеры листа, A ´ C = 1500 ´ 3000 мм

рис. 3.18. Раскрой листа.

Из листа получаем 9 полос, из полосы получаем 14 заготовок.

m = 9 ´ 14 = 126 заготовки.

к_и  =  = 34,2%

Используем другой раскрой полосы, представленный на листе МТ6127.06.001.00. При таком раскрое ширина полосы с учетом а = b= 5 мм.

Выбираем полосу шириной 306_-1 мм.

Оценку экономичности производим посредством коэффициента раскроя ([1], стр. 287):

к_р = (f n / B h) 100%, (3. 62)

где f – площадь поверхности детали, для определения площади поверхности детали разобьем ее на элементарные части:

f = F₁ + 2F₂ + 2F₃ = 30 ´ 287 + 2 [ ( 17 ´ 43 ) / 2 + 17 ´ 5 ] + 2 [( 51 ´ 43 ) / 2 + 51 ´ 5] = 12214 мм²;

h – шаг вырубки, h = 176 мм;

В – ширина полосы, В = 306 мм;

n – количество рядов, n = 2

к_р = ( 12214 ´ 2 / 306 ´ 176) 100% = 45,3 %

Тогда оценку экономичности производим общим коэффициентом использования:

к_и  = , (3. 63)

Из листа получаем 9 полос, из полросы 17 заготовок.

m = 9 ´ 17 = 153 заготовки

к_и  =  = 41,53 %

Выбираем данный раскрой материала.

Концевые отходы (полоса шириной 246 мм) используются для изготовления деталей в цехах средней штамповки.

3.5.3 Разработка технологического процесса.

Технологический процесс:

1.       Резка листа на полосы и на карточки. Ножницы гильотинные.

2.       Штамповка. Вырубка.

3.       Механическая обработка отверстия диаметром 4 мм.

4.       Штамповка. Гибка.

3.5.4. Выбор оборудования. Расчет усилия пресса.

3.5.4.1.Усилие процесса среза (вырубки).

Расчетное усилие процесса среза штамповки с параллельными режущими кромки определяется по формуле ([1], стр. 16):

Р_ср = L S s_ср, (3. 64)

где s_ср – сопротивление срезу, s_ср = 45 кг / мм²;

S – толщина детали, S = 6 мм;

L – периметр среза, L = S l = 2 ´ 98 + 2  +2  + 4 ´ 5 + 191 ´ 2 = 823,9 мм

Р_ср = 823,9 ´ 6 ´ 45 = 222453 кгс

Полное усилие вырубки составляет:

Р = 1,2 Р_ср = 1,2 ´ 222453 = 266943,6 кгс (3. 65)

Исходя из конструктивных особенностей пресса, величины хода штампа, выбираем пресс усилием 400 т. с.